[发明专利]一种多路高精度温度控制器

说明书

技术领域

本发明属于半导体封装装备制造领域，具体涉及一种多种高精度温度控制器，它尤其适用于倒装键合机热压固化过程对多个热压头的高精度温度控制，也适用于其它需要高精度温度控制的仪器和装备制造领域。

背景技术

倒装键合(F1ip Chip)是芯片以凸点阵列结构与基板直接安装互连的一种方法，主要有热超声键合、再回流焊、导电胶键合等工艺过程。其中，导电胶键合基于各向同性导电胶(Isotropic Conductive Adhesive，ICA)、各向异性导电胶(Anisotropic Conductive Adhesive，ACA)和不导电胶(NonConductive Adhesive，NCA)等，具有工艺简单、低温连接、适应柔性基板、绿色环保等特点，实现了电子元器件大批量、低成本、高效封装，已广泛应用于射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)电子标签封装等领域。

使用导电胶进行芯片互连时，首先在相应的凸点和焊盘之间涂覆适量的导电胶，然后利用热、光或微波使胶固化，并通过施加一定的压力使其导电粒子和芯片凸点及基板焊盘之间形成导电通路，以实现芯片和基板之间的机械与电气连接。在导电胶热压固化过程中，热压头的温度控制精度直接影响芯片的封装质量、可靠性和效率。如果温度过低，导电胶将不能融化完全，影响粘接质量；如果温度过高，则会超过基板承受温度，导电胶因融化速度过快而使导电粒子分布不均匀，同时会使导电粒子破裂。上述情况都会影响导电胶互连的机械强度和电气连接可靠性。另外，由于导电胶加热固化所需时间较长(10～15s)，通常采用多个热压头同时对多个芯片加热的并行作业方式来提高生产效率。因此，设计一个用于导电胶热压固化过程的多路高精度温度控制器对于导电胶键合工艺实现十分重要，也是RFID倒装键合装备研发的难点之一。

已有的温度控制器设计方案(如专利文献03224231.X，CN2072244U，CN1453674A等)在0～100℃温度变化范围内可以实现较高的控制精度，但不能满足导电胶热压固化所需的0～300℃温度变化范围内±1℃的控制精度要求。现有的多路温度控制方案大多采用多个单路温度控制器组合的方式实现，存在结构复杂、体积较大、成本高等不足，不能满足RFID倒装键合装备的低成本、高效产生要求。

发明内容

本发明的目的在于克服以上困难，提供一种多路高精度温度控制器，该温度控制器在0～300℃温度变化范围内同时对多个热压头实现±1℃的控制精度，并可以很方便地扩充到对高达2048个热压头的温度控制。

本发明提供的多路高精度温度控制器，其特征在于：该温度控制器包括有1～32块接口板，每块接口板连接有1～8块温度控制板，每块温度控制板用于连接1～8个热压头，接口板、温度控制板和热压头的数目不同时为1；所述温度控制板通过所述接口板与工控机连接，对热压头进行温度控制；所述温度控制板包括存储器模块、通讯模块、控制模块、驱动模块、电源模块和采集模块；其中，

所述通讯模块通过RS232和RS485串口通讯实现接口板与工控机的双向通讯，并与所述控制模块双向通讯，实现对热压头工作温度的设定；

所述采集模块用于连接热压头，实时测量热压头的温度，将温度信号转换成电压信号，并进行校正，输出电压值给所述控制模块；

所述控制模块采用单片机，用于接收所述通讯模块发送的设定温度值，它接收所述采集模块发送的温度采集信号，将采集温度与设定温度值进行对比，应用PID控制算法计算出脉冲宽度调制的占空比，并输出给所述驱动模块；

所述驱动模块根据所述控制模块输出的脉宽宽度调制波，控制热压头中发热元件的电流导通，实现加热控制；

所述电源模块为所述控制模块提供电压；

所述存储器模块与所述控制模块连接，用于掉电状态下的系统数据存储。

本发明具有以下优点：

(1)本发明在采集模块中对温度传感器进行线性化处理，控制模块使用PWM控制方式，实现温度信号的高精度控制；当控制模块选用内置12位AD转换器的单片机时，可以实现温度信号的高精度采集。

(2)本发明采用接口板、温度控制板和热压头等模块化组合方式实现对高达2048个热压头的温度控制，并通过串口通讯实现温度控制板、接口板、工控机之间的通讯，能方便地应用于多点、阵列式以及温度场控制。